سوپر آلیاژها

معرفی سوپر آلیاژها (اَبَر آلیاژها)

سوپر آلیاژها به آلیاژهایی اطلاق می‌شود که دارای مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت هستند. این آلیاژها معمولاً بر پایه نیکل، نیکل-آهن یا کبالت ساخته می‌شوند و به دلیل استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر تخریب سطحی، در صنایع مختلف کاربرد دارند. ساختار کریستالی این آلیاژها به صورت FCC (آلیاژهای مکعبی وجه پر) است. سوپر آلیاژها به طور خاص در ساخت توربین‌های گازی و در صنایع شیمیایی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت و خوردگی دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از دلایل محبوبیت این آلیاژها، مقاومت بالای آن‌ها در برابر تنش‌های دمایی و دمای ذوب بالای 80 درصدی آن‌ها است.

انواع سوپر آلیاژها

سوپر آلیاژها بر اساس ترکیبات شیمیایی و عنصر اصلی تشکیل‌دهنده به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

• سوپر آلیاژهای بر پایه نیکل: این نوع از سوپر آلیاژها یکی از پیچیده‌ترین و پرکاربردترین آلیاژها در بازار است و بیش از 50 درصد آن از نیکل تشکیل شده است.
• سوپر آلیاژهای بر پایه آهن و نیکل: این آلیاژها از فولاد ضد زنگ آستنیتی تشکیل شده و حداقل 25 درصد نیکل دارند تا فاز FCC پایدار بماند. عناصر دیگری مانند کروم نیز برای افزایش سختی به این آلیاژها اضافه می‌شوند.
• سوپر آلیاژهای بر پایه کبالت: این آلیاژها دارای یک ماتریس استنیتی هستند و به دلیل ساختار خاص خود، مقاومت بالایی در برابر خوردگی در دماهای بالا دارند. کبالت زیر دمای 417 درجه سلسیوس به شکل یک ساختار HPC کریستالی تبدیل می‌شود و این نوع سوپر آلیاژ خاصیت جوش‌پذیری بالایی دارد.

کاربردهای سوپر آلیاژها

سوپر آلیاژها در صنایع مختلف به کار می‌روند، از جمله:

• ساخت توربین‌های گازی هواپیما: این آلیاژها به دلیل مقاومت در برابر حرارت و استحکام بالا، در ساخت توربین‌های گازی استفاده می‌شوند.
• قطعات واحدهای تولید برق: در تولید برق، سوپر آلیاژها به عنوان مواد اصلی در ساخت قطعات به کار می‌روند.
• موتورهای رفت و برگشتی: این آلیاژها در ساخت قطعات موتورهای رفت و برگشتی نیز کاربرد دارند.
• صنایع مهندسی پزشکی: در ساخت اعضای مصنوعی و دندان‌های مصنوعی، از سوپر آلیاژها استفاده می‌شود.
• صنایع فضایی: در ساخت وسایل فضایی که در معرض حرارت قرار دارند، این آلیاژها به کار می‌روند.
• صنایع شیمیایی و پتروشیمی: سوپر آلیاژها در ساخت قطعات مورد نیاز در این صنایع نیز استفاده می‌شوند.

دسته بندی سوپر آلیاژها بر اساس روش تولید

سوپر آلیاژها می‌توانند بر اساس روش تولید به دسته‌های زیر تقسیم شوند:

• سوپر آلیاژهای تک کریستالی: این آلیاژها از طریق انجماد جهت‌دار تولید می‌شوند.
• سوپر آلیاژهای متالورژی پودر: این نوع آلیاژها از پودرهای فلزی ساخته می‌شوند.
• سوپر آلیاژهای کارپذیر: این آلیاژها قابلیت شکل‌پذیری بالایی دارند.
• سوپر آلیاژهای پلی‌کریستال ریختگی: این آلیاژها به صورت ریختگی تولید می‌شوند.

خواص و ویژگی‌های سوپر آلیاژها

سوپر آلیاژها دارای ویژگی‌های زیر هستند:
مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون و فرسایش
استحکام بالا در دماهای بالا
مقاومت در برابر تغییر شکل‌های حرارتی